DE2305303A1

DE2305303A1 - HEATING DEVICE FOR MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: DE2305303A1
Application number: DE19732305303
Authority: DE
Inventors: Heinrich Heuer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-02-03
Filing date: 1973-02-03
Publication date: 1974-08-08

Description

Eeisvorrichtung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Ileizvorrichtung für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit luftgekühiten Motoren, mit einem in der Abgasleitung eingeschalteten Wärmetauscher zur Aufwärmung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zugeführten Heizluft. Ice device for motor vehicles The invention relates to a heating device for motor vehicles, in particular with air-cooled engines, with a heat exchanger switched on in the exhaust pipe to warm up the dem Motor vehicle interior supplied heating air.

Insbesondere in Kraftfahrzeugen mit iuftgelcühlten Motoren wird die zur Beheizung des Fahrgastraumes im Winterbetrieb erforderliche Wärme durch Rückgewinnung eines Teils der in den Motor-Abgasen enthaltenen Wärme in besonderen, dem Motor nachgeschalteten Wärmetauschern erzeugt. Damit in diesen Wärmetauschern auch schon bei verhältnismäßig niedrigen Motorleistungen, wie zum Beispiel im Stadtbetrieb, eine ausreichend gute Heizleistung erreicht werden kann, müssen die Wärmetauscher in ihren Ab.-messungen für diesen verhaltnismäßig niedrigen Motorteillastbereich ausgelegt sein. Diese Auslegung des Wärmetauschers hat jedoch zur Folge, daß im Vollastbetrieb des Motors wegen der dann heißeren Notorabgase die Aufheizung der Beizluft zu groß wird. Während aber die Reizluft durch Zumischung kalter Frischluft hinter dem Wärmetauscher auf erträgliche Temperaturwerte gebracht werden kann, lassen sich Schwierigkeiten im Wärmetauscher, die durch eine Überhitzung der Wärmeaustauschflächen entstehen, durch diese Maßnahme nicht beseitigen.In particular in motor vehicles with air-cooled engines, the Heat required to heat the passenger compartment in winter operation through recovery Part of the heat contained in the engine exhaust gases in particular, the engine downstream heat exchangers generated. So in these heat exchangers, too with relatively low engine outputs, such as in city driving, A sufficiently good heating output can be achieved, the heat exchangers in their dimensions for this relatively low partial engine load range be designed. However, this design of the heat exchanger has the consequence that in Full load operation of the engine because of the hotter Notor exhaust gases the heating of the Pickling air becomes too big. But while the stimulating air by admixture of cold fresh air Behind the heat exchanger can be brought to tolerable temperature values, can Difficulties in the heat exchanger caused by overheating of the heat exchange surfaces arise, do not eliminate by this measure.

Besonders bei Wärmetauschern, bei denen die Wärmeaustauschflächen zwecks Verbesserung des Wärmeübergangs mit Aluminiumrippen versehen sind, kann es durch eine Überhitzung zum Abschmelzen dieser Gußrippen kommen.Especially with heat exchangers where the heat exchange surfaces are provided with aluminum fins to improve heat transfer, it can overheating causes these cast ribs to melt.

Die vorgenannten Schwierigkeiten werden noch verschärft, wenn zwischen dem Wärmetauscher und dem Motor noch eine Nachverbrennungsanlage zwecks Reinigung des Abgases von mitgeführten Schadstoffen in der Abgasleitung eingeschaltet ist. Da nämlich durch die in der Nachverbrennungsanlage erfolgende Verbrennung der Schadstoffe die Temperatur des Abgases noch erhöht wird, wird die Wärmebelastung des Wärmetauschers noch größer.The aforementioned difficulties are exacerbated when between the heat exchanger and the engine still have an afterburning system for cleaning of the exhaust gas of pollutants carried along in the exhaust pipe is switched on. This is because the pollutants are burned in the post-combustion system the temperature of the exhaust gas is increased, the heat load on the heat exchanger even bigger.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, bei einer lleizvorrichtung der eingangs genannten Bauart die beschriebenen Schwierigkeiten ohne allzu großen Aufwand zu vermeiden und mit einfachen Mitteln die Möglichkeit einer thermischen Überlastung der im Wärmeaustausch stehenden Flächen des Wärmetauschers auszuschließen.The object on which the invention is based therefore consists in a lleizvorrichtung of the type mentioned above, the difficulties described to avoid too much effort and with simple means the possibility thermal overloading of the heat exchanger surfaces to exclude.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß eine von der Abgasleitung abzweigende, den Wärmetauscher umgehende Leitung vorgesehen ist, die mit steigender Heizlufttemperatur von einem zunehmenden Anteil des Abgases durchströmt wird. Dadurch, daß gemäß der Erfindung beim Ansteigen der Reizlufttemperatur ein größerwerdender Anteil der durch die Abgasleitung strömenden Abgase unter Umgehung des Wärmetauschers durch die Umgehungsleitung geleitet wird, kann die dem Wärmetauscher mit dem Abgas zugeführte Wärmemenge begrenzt werden, so daß eine Überhitzung der liRrmeaus-tauschflächen sowie eine zu starke Erwärmung der Heizluft nicht mehr auftreten kann.This object is achieved according to the invention in that a line branching off from the exhaust line and bypassing the heat exchanger is provided is that of an increasing proportion of the exhaust gas as the heating air temperature rises is flowed through. In that, according to the invention, when the stimulating air temperature rises bypassing an increasing proportion of the exhaust gases flowing through the exhaust pipe of the heat exchanger is passed through the bypass line, the heat exchanger with the exhaust gas supplied amount of heat are limited, so that overheating of the heat exchange surfaces and excessive heating of the heating air no longer occur can.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll an der Abzweigstelle der Umgehungslcitung eine den Durchtritt des Abgases steuernde Vorrichtung vorgesehen sein, die mit steigender Heizlufttemperatur den Zutritt zur Umgehungsleitung öffnet und zum Wärmetauscher schließt. According to a preferred embodiment of the invention, the Branch point of the bypass line a device controlling the passage of the exhaust gas be provided, the access to the bypass line with increasing heating air temperature opens and closes to the heat exchanger.

Dabei kann diese Durchflußsteuervorrichtung durch eine Klappe oder durch ein Ventil gebildet sein und kontinuierlich oder schrittweise betätigt werden. Zur Betätigung dieser Durchflußsteuervorrichtung kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ein die Temperatur der Beiluft erfassender Thermostat vorgesehen sein, der beispielsweise am Heizluftaustritt des Wärmetauschers angeordnet ist.This flow control device can by a flap or be formed by a valve and operated continuously or gradually. To operate this flow control device can according to a further feature according to the invention, a thermostat which detects the temperature of the auxiliary air can be provided, which is arranged, for example, at the hot air outlet of the heat exchanger.

Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschrebung enthalten, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.Further advantages and the essential features of the invention are contained in the description below, which describes an embodiment of the invention explained in more detail.

Die Zeichnung zeigt eine Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit luftgekühltem Motor, bei dem mit 1 ein Wärmetauscher bezeichnet ist, der einen von Abgas durchströmten inneren Rohrkörper 2 und einen äußeren Mantel 3 aufweist, und bei dem durch den Zwischenraum zwischen dem inneren Rohrkörper 2 und dem äußeren Mantel 3 Luft hindurchgeleitet wird. Die Luft wird von einem Gebläse 5 angesaugt und strömt vom Luft eintritt 4 durch den Wärmetauscher 1 zum Luftaustritt 6, wobei sie Wärme von dem in entgegengesetzter Richtung strömenden heißen Abgas durch die Wärmeaustauschflächen des inneren Rohrkörpers 2 aufnimmt. Das Abgas kommt von dem hier nicht gezeigten Motor und tritt nach Passieren der Nachverbrennungsanlage 16 am Abgaseintrittsstutzen 7 in den Wärmetauscher ein und am Abgasaustrittsstutzen 10 in einen nachgeschalteten Abgasschalldämpfer 11 ein. Vor dem Abgaseintrittsstutzen 7 des Warmetauschers 1 zweigt eine Umgehungsleitung 9 von der Abgasleitung 8 ab, die unter Umgehung des Wärmetauschers 1 direkt in den Abgasschalldämper 11 einmündet. An der Abzlzeigstelle der Umgehungsleitung 9 von der - Abgasleitung 8 ist eine als Klappe 12 ausgebildete Durchflußteuervorrichtung angeordnet, die über einen Stellhebel 15 und ein Verbindungsglied 14 in Form eines Bowdenzuges oder eines Gestänges von einem am Luftaustritt 6 des Wärmetauschers 1 angeordneten thermostaten 13 betätigt wird.The drawing shows a heating device for a motor vehicle with air-cooled engine, in which 1 denotes a heat exchanger, the one of Exhaust gas flowing through the inner tubular body 2 and an outer jacket 3, and in which by the gap between the inner tubular body 2 and the outer Jacket 3 air is passed through it. The air is sucked in by a fan 5 and flows from the air inlet 4 through the heat exchanger 1 to the air outlet 6, wherein they heat from the hot exhaust gas flowing in the opposite direction through the Heat exchange surfaces of the inner tubular body 2 receives. The exhaust comes from that engine not shown here and occurs after passing the afterburning system 16 at the exhaust gas inlet connection 7 into the heat exchanger and at the exhaust gas outlet connection 10 into a downstream exhaust silencer 11. In front of the exhaust gas inlet nozzle 7 of the heat exchanger 1 branches off a bypass line 9 from the exhaust line 8, which opens directly into the exhaust silencer 11, bypassing the heat exchanger 1. At the point of departure of the bypass line 9 from the - Exhaust pipe 8 designed as a flap 12 flow control device is arranged, the via an adjusting lever 15 and a connecting member 14 in the form of a Bowden cable or a linkage of a arranged at the air outlet 6 of the heat exchanger 1 thermostat 13 is actuated.

Die Betätigung der Klappe 12 erfolgt dabei in der Weise, daß mit zunehmender Temperatur der Heizluft der Zutritt des Abgases zu der Umgehungsleitung 9 geöffnet und zum Wärmetauscher 1 geschlossen wird. Eine andere Möglichkeit der Steuerung der dem Wärmetauscher 1 zugeführten Abgasmenge besteht beispielsweise darin, die Klappe 12 durch eine mechanische Verbindung mit der hier nicht dargestellten Drosselklappe, deren Stellung die Leistung des Motors bestimmt, in Abhängigkeit von der Motorleistung zu betätigen.The operation of the flap 12 takes place in such a way that with increasing Temperature of the heating air, the access of the exhaust gas to the bypass line 9 is opened and to the heat exchanger 1 is closed. Another way of controlling the amount of exhaust gas fed to the heat exchanger 1 is, for example, the Flap 12 by a mechanical connection with the throttle valve, not shown here, whose position determines the power of the engine, depending on the engine power to operate.

Die Steuerung der den Wärmetauscher 1 durchströmenden Abgasmenge bewirkt nun, daß beim Kaltstart und in Teillastbereichen des Motors, also beispielsweise beim Stadtbetrieb eines Kraftfahrzeuges, die Umgehungsleitung 9 durch die Klappe 12 geschlossen und bei höheren Teillasten und Reizlufttemperaturen kontinuierlich oder schrittweise zunehmend geöffnet wird, bis bei Vollast des Motors nur noch ein verhältnismäßig kleiner Anteil der gesamten Abgasmenge durch den Wärmetauscher 1 strömt. Die Strömungsrichtung des Abgases ist in der Zeichnung durch die mit 17 bezeichneten Pfeile und die Strömungsrichtung der Heizluft durch die mit 18 bezeichneten Pfeile angedeutet.The control of the amount of exhaust gas flowing through the heat exchanger 1 is effected well that during a cold start and in partial load ranges of the engine, so for example during city operation of a motor vehicle, the bypass line 9 through the flap 12 closed and continuous at higher partial loads and irritating air temperatures or is gradually opened increasingly until only one at full load of the engine relatively small proportion of the total amount of exhaust gas through the heat exchanger 1 flows. The direction of flow of the exhaust gas is indicated in the drawing by the number 17 designated arrows and the direction of flow of the heating air through the designated 18 Arrows indicated.

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ermöglicht es, den Wärme tauscher ohne die Gefahr der thermischen Überbelastung so auszulegen, daß er auch schon bei verhältnismäßig niedrigen Teillasten des Motors eine ausreichend große Wärmemenge zur Aufwärmung der dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges zuzuführenden Reizluft zur Verfügung stellt. Eine thermische Überbelastung der Wärmeaustauschflächen wird dabei in einfacher Weise dadurch vermieden, daß bei Erreichen höherer Heizlufttemperaturen, also höheren Motorleistungen, ein Teil der heißen Abgase unter Umgehung des Wärmetauschers direkt in den Abgasschalldämpfer geleitet wird und nicht mehr am Wärmeaustausch teilnehmen kann.The heating device according to the invention allows the heat exchanger without the risk of thermal overload to be interpreted in such a way that it is already at relatively low part loads of the engine a sufficiently large amount of heat for heating up the stimulating air to be supplied to the passenger compartment of the motor vehicle Provides. A thermal overload of the heat exchange surfaces is thereby avoided in a simple manner that when higher heating air temperatures are reached, so higher engine power, some of the hot exhaust gases bypassed of the heat exchanger is fed directly into the exhaust silencer and no more can participate in heat exchange.

Claims

Expectations

1. Heating device for motor vehicles, especially with air-cooled Engines with a heat exchanger switched on in the exhaust pipe for warming up the heating air supplied to the motor vehicle interior, characterized in that a line branching off from the exhaust line (8) and bypassing the heat exchanger (1) (9) is provided, which increases with the heating air temperature Part of the exhaust gas flows through.

2. Heating device according to claim 1, characterized in that on the branch point of the bypass line (9) a control the passage of the exhaust gas Device (12) is provided, the access with increasing heating air temperature opens to the bypass line and closes to the heat exchanger (1).

3. Stimulus device according to claim 2, characterized in that for Actuation of the flow control device (12) detects the temperature of the egg air Thermostat (13) is provided.